Une équipe d'étudiants de premier cycle de l'université Cornell a devancé 95 autres équipes pour décrocher le grand prix de The Farm Robotics Challenge, le 21 mai, avec un robot désherbeur qui utilise l'électricité plutôt que des herbicides. La machine se déplace de façon autonome dans un vignoble ou un verger, sans opérateur, et détruit les mauvaises herbes grâce à une faible décharge électrique.
Les étudiants investissent désormais ces 50 000 $ dans la création d'une entreprise, Rootline Robotics, et dans la poursuite du développement de la machine. Selon l'équipe, cette conception permet d'économiser de la main-d'œuvre et de l'énergie, tout en limitant les pertes de récoltes.
Quatre mois pour construire un prototype
Le projet était dirigé par Andrew James, étudiant en sciences agronomiques au sein du College of Agriculture and Life Sciences. L'équipe réunit des spécialistes de l'agriculture et des ingénieurs, dont Natalia Kurz, Michael Neiss et Neil Morrison.
Les étudiants ont commencé par étudier les technologies de désherbage électrique existantes. Ils ont ensuite conçu leur propre système à faible consommation d'énergie et construit un prototype fonctionnel en quatre mois. Natalia Kurz, étudiante en génie biologique, explique que ce calendrier a impliqué de nombreuses nuits blanches. « On avait peur, on se demandait si tout cela n'allait pas finir par ne servir à rien », confie-t-elle.
Natalia Kurz décrit la robotique d'une manière qui reflète la composition de l'équipe. « La robotique rassemble de nombreux systèmes différents en un seul, explique-t-elle. Elle est interdisciplinaire par nature. » Michael Neiss ajoute que la diversité des parcours au sein du groupe l'a aidé à trouver des solutions réalistes. « Quand on réunit des esprits très différents dans une même pièce, on est en mesure de trouver les solutions les plus réalisables et les plus efficaces », affirme-t-il.
Le casse-tête des mauvaises herbes en verger et en vignoble
Les mauvaises herbes font concurrence aux vignes et aux arbres pour l'eau et les nutriments, une concurrence particulièrement vive au printemps. Steve Selin, propriétaire de South Hill Cider à Ithaca, indique que la pression est forte dans son verger. L'herbe pousse jusqu'au pied des troncs, car il n'a pas les moyens de passer le coupe-bordures ou d'épandre du paillis aussi souvent qu'il le voudrait.
Les conséquences peuvent être immédiates. « Si les arbres sont vraiment stressés, ils laissent tomber leurs fruits », prévient Steve Selin.
Les producteurs bio désherbent généralement au coupe-bordures, à la tondeuse et par paillage. Ces trois méthodes demandent beaucoup de main-d'œuvre. Il existe déjà des désherbeurs électriques, mais selon Andrew James, ils nécessitent un opérateur, consomment beaucoup d'énergie et coûtent en moyenne 150 000 $. Il estime que ce prix est hors de portée de la plupart des exploitants.
Steve Selin a fait part de ses retours aux étudiants pendant la construction du robot et dit vouloir tester la technologie. Il décrit une approche fondée sur le calendrier : si l'on maîtrise les mauvaises herbes en mai et en juin, de sorte qu'elles ne concurrencent plus les arbres, on peut ensuite les laisser pousser le reste de l'année. La repousse peut alors ombrager le sol et favoriser une population plus saine de micro-organismes du sol.
De la dotation à la création d'entreprise
L'entreprise d'agritech Reservoir parrainait le prix. Elle accueillera la nouvelle start-up dans son incubateur de Sonoma, en Californie.
Andrew James explique qu'il rêvait depuis longtemps de lancer une start-up dans la robotique agricole. La victoire et le soutien de la filière qui l'a accompagnée ont fait de la suite une évidence. « Après avoir remporté ce concours et constaté le soutien formidable de tant d'acteurs du secteur dans le cadre de cette collaboration passionnante, il est tout à fait logique de poursuivre », déclare-t-il.
Les prochaines étapes consistent à perfectionner la technologie et à la valider auprès d'exploitants avant sa commercialisation. Natalia Kurz et Michael Neiss s'en chargeront tout en terminant leurs études.
Ce que cela change, et ce qui reste à prouver
Cette conception répond à une lacune précise. Le désherbage mécanique et manuel est peu coûteux en équipement, mais cher en main-d'œuvre. Les désherbeurs électriques actuels suppriment l'herbicide et une partie du travail, mais ils exigent toujours un opérateur et, selon Andrew James, coûtent environ 150 000 $. Le robot de Rootline vise ces deux coûts à la fois : il supprime l'opérateur et cherche à réduire la consommation d'énergie. S'il tient ses promesses sur les deux plans, il pourrait toucher la part du marché pour laquelle le prix actuel n'est pas justifiable.
Le cas d'usage se prête aussi bien à l'autonomie. Les rangs de vergers et de vignes sont structurés, gardent la même configuration d'une année sur l'autre et n'exigent pas du robot des gestes délicats comme la récolte. Le désherbage de printemps est une tâche récurrente, concentrée sur une courte période, qui convient à une machine capable de travailler sans surveillance. La façon dont Steve Selin parle de contenir les mauvaises herbes en mai et en juin, plutôt que de les éliminer, laisse penser qu'une machine n'a pas besoin d'une sélectivité parfaite pour être utile.
Beaucoup de points restent à démontrer. L'équipe a présenté un prototype fonctionnel, mais les informations communiquées jusqu'ici ne comprennent ni résultats d'essais en plein champ, ni taux de destruction des adventices, ni données sur la batterie ou la puissance, ni prix cible. Sans ces chiffres, impossible de vérifier que le système consomme moins d'énergie que les désherbeurs électriques existants. Impossible aussi de confirmer qu'il coûtera nettement moins que 150 000 $.
La fiabilité en conditions réelles n'a pas non plus été démontrée publiquement. Vignobles et vergers présentent des sols irréguliers, une herbe humide et des espacements serrés autour des troncs et des palissages. L'équipe précise elle-même que la prochaine phase est la validation auprès d'exploitants, le moment où ces questions trouveront leurs réponses.
Enfin, une victoire en concours et 50 000 $ constituent un point de départ, pas un produit. Les membres de l'équipe sont encore étudiants, deux d'entre eux terminent leur cursus, et l'entreprise intègre un incubateur plutôt qu'une chaîne de production. Le véritable critère, au fil des prochaines saisons, sera de savoir si le robot maîtrise assez bien les mauvaises herbes pour protéger les rendements, à un prix qu'un petit verger peut assumer. Le robot désherbeur a prouvé que le concept pouvait être réalisé en quatre mois. Reste à savoir s'il pourra être vendu.